因该电,还
代入上式得
Vin*D=Vout*(1-D)
得到输出电压和占空比的关系Vout=Vin*D/(1-D)
看下主要工作波形
从波形图上可以看出,晶体管和二极管D1承受的电压应力都为Vs+Vo(也就是Vin+Vout);
再看*后一个图,电感电流始终没有降到0,所以这种工作模式为电流连续模式(Ccm模式)。
如果再此状态下把电感的电感量减小,减到一定条件下,会出现这个波形!
从上图可以看出,电感电流始终降到0后再到*大,所以这种模式叫不连续模式(DCM模式)。
把上边的Buck-Boost变换器的开关管和续流管之间加上一个变压器就会变成反激变换器!
还是和上边一样,先把原理大概讲下:
1. 开关开通,变压器初级电感电流在输入电压的作用下线性上升,储存,变压器初级感应到次级,次级二极管正向偏置导通,给C充电和向负载提供给负载提供反射电压即VF,指次级输出电压按照初次级的砸比反射到初级的电压。可以用公式表示为VF=VOUT/(NS/NP),(因分析的是理想情况,这里我们忽略了整流管的管压降,实际是要考虑进去的)
式中VF为反射电压;
VOUT为输出电压;
NS为次级匝数;
NP为初级匝数。
比如,一个反激变换器的匝比为NP:NS=6:1,输出电压为12V,那么可以求出反射电压VF=12/(1/6)=72V。
上边是一个连续模式(CCM模式)的理想工作波形。
下面咱在看一个非连续模式(DCM模式)的理想工作波形
从图上可以看出DCM的Vds也是由VIN和VF组成,只不过有一段时间VF为0,这段时候是初级电流降为0,次级电流也降为0。
那么到底反激变化器怎么区分是工作在连续模式(CCM)还是非连续模式(DCM)?
是看初级电感电流是否降到0为分界点吗,NO,反激变换器的CCM和DCM分界点不是按照初级电感电流是否到0来分界的,而是根据初次级的电流是否到0来分界的。
如图所示
从图上可以看出只要初级电流和次级电流不同时为零,就是连续模式(CCM);
只要初级电流和次级电流同时为零,便是不连续模式(DCM);
介于这俩之间的是过度模式,也叫临界模式(CRM)。
以上说的都是理想情况,但实际应用中变压器是存在漏感的(漏感的,MOS管也不是理想的开关,还有PCB板的布局及走线带来的杂散电感,使得MOS的Vds波形往往大于VIN+VF。类似于下图
这个图是一个48V入的反激电
原理先讲到这里吧,下边我讲下变压器的设计!
今天讲下变压器的设计方法!
变压器的设计方法有多种,个人感觉适合自己的才是*好的,选择一个你自己*熟悉的,
1.先确定输入电压,一般是按照*低输入直流电压计算VINmin计算
A.要是直流输入按直流的*低输入来计算;
B.要是输入为交流电,一般对于单相交流整流用电容滤波,直流电压不会超过交流输入电压有效值的1.4倍,也不低于1.2倍。
列如,全范围交流输入85-265VAC的电*(1-D)*NP/VINmin*D
式中Vo为输出电压
Vd为二极管管压降
D为占空比
NP为初级匝数
VINmin为*低输入电压
6.确定次级整流二极管的应力VDR
上边算出变压器的初级匝数NP和次级匝数NS后,就可以得出次级整流二极管的电压应力
VDR=(VINmax*NS/NP)+VOUT
式中VINmax为*大输入电压,要保证在*高输入电压下你的二极管的电压应力不超标。一般算出来的这个VDR还要考虑降额使用,所以二极管的耐压要高于这个VDR值。
一般还要在整流管上并一个RC吸收,从而降低二极管反向回复时间造成的电压尖峰!尤其是CCM模式的时候!
7.确定初级电感量LP
确定电感量之前我们先看下上边的两个电流图
对于上图是两种工作模式的初级电感电流波形,我加了两个参数Ip1和Ip2;
Ip1对应*低输入电流
Ip2对应*高峰值电流
有上边这两个我们也就可以算出平均电流Iavg了
Iavg=(Ip1+Ip2)Dmax/2
式中Dmax为*大占空比
如果输出功率为Pout,电Dmax/2
得出Ip1+Ip2=2Pout/VINmin*Dmax*Η
然后就可以计算Ip1和Ip2的值了
对于DCM来说,电流是降到零的,所以Ip1为零
对于CCM来说Ip1和Ip2都是未知数,又出来个经验选择了,一般取Ip2=(2-3)Ip1,不*Ton=/ΔI
得出LP=VINmin*Ton/ΔI
到此变压器的初级电感量计算完毕,变压器的参数也计算完毕!
还有一种计算方法,就是按照上边的确定初级电感量的方法先确定电感量,然后来选择磁芯,选择磁芯的方法有很多种,一般*常用的是AP法
这个公式是看资料上的,具体我也没推倒过具体可以看看赵修科老师的那本《开关电4/3cm4
计算出了AP就可以找到合适的磁芯,然后找到Ae再根据式
NP=LP*IP/ΔB*Ae
式中LP就是上边算得初级电感量
IP为初级峰值电流
ΔB为磁感应强度变化量
AE为磁芯的有效面积
后边的次级匝数NS和次级整流二极管电压应力的确定就和上边的步骤5和6一样了!
那这两种初级匝数NP的确定方法到底哪个对呢,可以告诉大家都对。根据电磁磁感应定律:
(VINmin/LP)*Ton=IP
所以VINmin*Ton=L*Ip
所以这两个从本质上式一样的。
所以个人觉得**个适合有经验的工程师,可以凭经验来选择变压器,然后来计算变压器参数而**种适合初学者,先确定变压器再算变压器参数,免得因自己经验不足而走了弯路!
变压器说到这把,以上是自己的个人意见,欢迎大家批评指正。其实设计出来的参数仅供参考,由于变压器的漏感,PCB的布局,走线等因素会在调试时做微调,*后做出一个**的、可靠的产品!